Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
Библиотека Рефераты Курсовые Дипломы Поиск
сделать стартовой добавить в избранное
Кефирный гриб на сайте za4eti.ru

Математика Математика

Применение фильтра Калмана в задаче идентификации отказов двигателей стабилизации космического аппарата

Ночник-проектор "Звездное небо, планеты", черный.
Оригинальный светильник-ночник-проектор. Корпус поворачивается от руки. Источник света: 1) Лампочка (от карманных фанариков); 2) Три
350 руб
Раздел: Ночники
Наклейки для поощрения "Смайлики 2".
Набор для поощрения на самоклеящейся бумаге. Формат 95х160 мм.
19 руб
Раздел: Наклейки для оценивания, поощрения
Карабин, 6x60 мм.
Размеры: 6x60 мм. Материал: металл. Упаковка: блистер.
44 руб
Раздел: Карабины для ошейников и поводков

УДК 629.195 Ю.А. КУЗНЕЦОВ, канд. техн. наук, АО “Хартрон” Е.В. УХАНОВ, студент НТУ “ХПИ” ПРИМЕНЕНИЕ ФИЛЬТРА КАЛМАНА В ЗАДАЧЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОТКАЗОВ ДВИГАТЕЛЕЙ СТАБИЛИЗАЦИИ КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТАУ статті запропонований алгоритм контролю функціонування системи управління космічного апарата, який побудовано на основі субоптимального фільтра Калмана. Алгоритм дозволяє за інформацією безплатформеної інерційної навігаційної системи ідентифікувати відмови двигунів стабілізації, у тому числі, відмови з неповною потугою при наявності шумів вимірювання та дії зовнішніх обурюючих впливів. he mo i ori g algori hm of fu c io i g of a spacecraf co rol sys em, co s ruc ed o he basis he subop imum Kalma fil er, is offered. he algori hm allows u der he i forma io of he pla formless i er ial aviga io sys em o ide ify he s abiliza io e gi es' failures, i cludi g failures wi h i comple e draf a prese ce of measureme s oise a d ac io of ex er al per urba io i flue ces. Отказ реактивных двигателей стабилизации (ДС) системы управления космического аппарата (КА), может приводить к не выполнению целевой задачи, а отказ типа «неотключение» двигателя, может приводить к большим потерям рабочего тела и раскрутке КА до недопустимых угловых скоростей. Существующие методы контроля работоспособности ДС являются достаточно грубыми, чтобы выявлять отказ типа &quo ;неотключение&quo ; при наличии остаточной неполной тяги двигателя на фоне действия внешних возмущающих моментов (гравитационных, аэродинамических и др.). Поэтому разработка алгоритмов идентификации отказов двигателей стабилизации, особенно отказов с неполной тягой при наличии шумов измерений и действии внешних возмущающих воздействий, является актуальной задачей. В настоящей статье для построения алгоритма идентификации отказов ДС предлагается использовать фильтр Калмана. В процессе исследований космический аппарат рассматривается, как абсолютно твердое тело, не содержащее каких-либо движущихся масс . Если триэдр жестко связанных с телом осей Oxyz (связанная система координат - ССК) направить так, чтобы они совпали с главными центральными осями инерции, то центробежные моменты инерции обратятся в нуль и система уравнений Эйлера, описывающая динамику вращения КА вокруг центра масс, примет вид: (1) Здесь j – проекции вектора абсолютной угловой скорости тела на оси ССК; Мупрj, Мвj - управляющий и возмущающий моменты соответственно; Jj - главные центральные моменты инерции тела относительно связанных осей; j=x, y, z. Наряду с динамическими уравнениями рассматриваются кинематические уравнения, связывающие угловые скорости j с углами поворота триэдра осей Oxyz относительно триэдра осей некоторой базовой системы координат (БСК), начало которой совпадает с началом координат ССК, а оси определенным образом ориентированы в инерциальном пространстве и движутся поступательно. Пусть углы ориентации (углы Эйлера-Крылова) – полностью определяют угловое положение ССК относительно БСК. Понятие углов ориентации становится однозначным лишь после того, как введена последовательность поворотов твердого тела вокруг осей Ox, Oy, Oz.

Для последовательности поворотов: система кинематических уравнений имеет вид: (2) Системы (1) и (2) описывают угловое движение твердого тела относительно БСК. Будем предполагать, что углы Эйлера-Крылова j малы. Текущие значения j оцениваются в системе по информации измерителя угловой скорости, измеряющего интегралы от проекций вектора абсолютной угловой скорости КА на оси чувствительности прибора. Интегрируя кинематические уравнения (2) в бортовой цифровой вычислительной машине (БЦВМ) при начальных значениях углов, и интегрируя уравнения движения центра масс КА при соответствующих начальных условиях, реализуют бесплатформенную инерциальную навигационную систему (БИНС). Таким образом, считаем, что текущие величины углов j непрерывно вычисляются в БИНС. Момент Мупрj формируется в соответствии с логикой закона управления и обеспечивает заданное угловое положение КА. Источником внешнего возмущающего момента Мвj, является взаимодействие КА с внешней средой, приводящее к появлению действующих на корпус внешних сил – гравитационного, аэродинамического, светового, магнитного . Закон управления формируется путем сложения позиционного сигнала j и скоростного сигнала j, умноженного на коэффициент усиления kj (j=x, y, z): . (3) Считаем, что двигатели стабилизации установлены попарно в каждом канале управления и на участке поддержания ориентации работают в импульсном режиме . Включение двигателей происходит при выполнении условия , где - зона нечувствительности. Алгоритм обработки данных в бесплатформенной инерциальной навигационной системе строится с использованием субоптимального дискретного фильтра Калмана . Для малых угловых отклонений осей ССК от БСК и при условии Ix Iy Iz уравнения (1) и (2) запишем в виде: Тогда для построения системы оценки вектора состояния (j, j, mвj) примем следующую модель объекта наблюдения: (4) где mj=МДСj /Jj - эффективность управляющего момента; МДСj - управляющий момент ДС; mвj=Мвj /Jj - эффективность возмущающего момента; uj - сигнал управления ДС; j=x, y, z. Запишем систему уравнений (4) в стандартной векторно-матричной форме, дополнив ее уравнением измерений: где xj = (x1j, x2j, x3j) =(j, j, mвj) - вектор состояния; zj - вектор измерений; j - шум измерений; , j=x, y, z. Используя критерий Калмана, несложно показать, что такая система является полностью наблюдаема: ra k= =3, где - порядок системы. Реализация в бортовом вычислителе дискретного фильтра Калмана сводится к оценке вектора состояния по следующим соотношениям: (5) где: - оценка вектора состояния; - переходная матрица для вектора состояния; - матрица измерений; - ковариационная матрица ошибок фильтрации; - ковариационная матрица ошибок прогноза; - матричный коэффициент усиления; - ковариационная матрица шумов измерения; j=x, y, z. Работа алгоритма основана на анализе величины оцениваемого в фильтре Калмана возмущающего момента. Если математическое ожидание оценки возмущающего момента, вычисленного на некоторой временной базе, где управление равно нулю, превосходит допустимый порог, то принимается решение об отказе ДС и переходе на резерв (рис.

1). Рис. 1 Обобщенная структурная схема алгоритма Для проверки работоспособности алгоритма проведено математическое моделирование процессов стабилизации КА при возникновении отказа (типа &quo ;неотключение&quo ;) ДС на 700 с от начала процесса. Моделирование проводилось для нескольких типов отказов: не отключение с неполной тягой (остаточная тяга 50% и 15%). Моменты инерции КА принимались равными 1500 Нмс2 в трех каналах; величина управляющего момента, создаваемого парой ДС в канале, принималась равной 50 Нм, а величина возмущающего момента - 0,2 Нм в каждом канале управления. Проекции начальной угловой скорости КА задавались равными 3 град/с в канале x и 0 град/с в остальных каналах. Графики процессов приведены на рис. 2 и 3. Рис. 2 Выявление не отключения ДС с остаточной тягой 15% Рис. 3 Выявление не отключения ДС с остаточной тягой 50% На рисунках вертикальной пунктирной линией выделен момент отказа ДС. Как показали результаты моделирования, понижение неполной тяги при отказе ДС приводит к увеличению времени идентификации отказов. Так при полном не отключении ДС (тяга 100%) это время равно 701.3 с, а при неполном не отключении время идентификации отказа составило 704.3 с и 707.1 с для остаточной тяги в 50% и 15% соответственно. Моделирование показало также, что существенное повышение уровня шумов измерений не приводит к значительному снижению чувствительности системы к выявлению отказов типа &quo ;неотключение&quo ; с малой остаточной тягой. Таким образом, предложенный на основе фильтра Калмана алгоритм позволяет идентифицировать отказы двигателей стабилизации КА, в том числе, отказы с малой остаточной тягой (около 15%) при наличии шумов измерений и действии возмущающих моментов.Список литературы:1. Алексеев К.Б., Бебенин Г.Г. Управление космическими летательными аппаратами. - М.: Машиностроение, 1974. - 340 с. 2. А.С. № 269708 СССР, МКИ2 B64G 1/20. Спецсистема / О.Н.Калиберда, В.Д.Кожухов, Н.А.Коршунов, Г.В.Беляев. Заявка № 3167800 от 08.04.87 г. 3. Браммер Л., Зифлинг Г. Фильтр Калмана-Бьюси. - М.: Наука, 1982. 4. Раушенбах Б.В., Токарь Е.Н. Управление ориентацией космических аппаратов. - М.: Наука, 1974. - 600 с.Поступила в редколлегию 26.04.04

Туполев разрешил мне лететь с ним: старик любил, когда кто-нибудь из его близкого окружения участвовал в таких полетах, желал услышать мнение о машине не только от летчиков, но и от своих сотрудников. Должен признаться, что этот полет лавров в мою биографию не вплел. Взлетели мы нормально, но вскоре в кабине стало жарковато. Экипаж обратился к заместителю главного конструктора, то есть ко мне, с просьбой унять кондиционер, нагнетавший в кабину горячий воздух. Увы, с этой задачей я справиться не смог, и, подлетая к Москве, весь наш экипаж, все пассажиры стали походить на обитателей сочинских пляжей. Торжественная встреча не состоялась, нам нужно было одеться. Началась долгая проза летных испытаний. День за днем, в хорошую, а больше в дурную погоду утюжили небо два десятка Ту-4. Летая днем и ночью, на север, восток и в Среднюю Азию, на самых больших и на малых высотах, имитируя отказы двигателей, системы управления, радиосвязи, средств навигации, словом, отказы всего, что только могло отказать, летчики сражались за то, чтобы передать строевым частям действительно надежные, боевые машины

1. Разработка алгоритмов контроля и диагностики системы управления ориентацией космического аппарата

2. Система автоматизации стабилизации уровня вибраций

3. Разработка компьютерной языковой системы обучения японскому письму с использованием техники обработки естественного языка

4. Развитие интереса у младших школьников к занятиям в системе дополнительного образования на основе использования методов стимулирования

5. Исследование системы автоматического регулирования угловой скорости двигателя внутреннего сгорания

6. Исследование движения центра масс межпланетных космических аппаратов
7. Анализ устойчивости и поддержание орбитальной структуры космической системы связи
8. Наследственные заболевания нервной системы с поражением нервно- мышечного аппарата

9. Модернизация топливной системы легковых автомобилей для повышения ее надежности и облегчения запуска двигателя

10. Проектирование командно-измерительной радиолинии системы управления летательным аппаратом

11. Космические двигатели третьего тысячелетия

12. Зрительная сенсорная система, ее вспомогательный аппарат

13. Авиационные ракетно-космические системы

14. Проектирование командно-измерительной радиолинии системы управления летательным аппаратом

15. К вопросу о категориальном аппарате системы отношений интеллектуальной собственности

16. Система автоматического регулирования температуры газов в газотурбинном двигателе

Доска магнитно-маркерная, 45x60 см.
Размер: 45х60 см. Поверхность доски позволяет писать маркерами и прикреплять листы при помощи магнитов. Улучшенный алюминиевый профиль. В
829 руб
Раздел: Доски магнитно-маркерные
Бутылочка для кормления (от 3-х месяцев) Pigeon Перистальтик Плюс с широким горлом, 240 мл.
Изгибы на бутылке прекрасно подходят для маминой руки. Крышечка подходит для любых сосок Pigeon к широким бутылочкам. Материал бутылочки:
555 руб
Раздел: Бутылочки
Модульный массажный коврик "Орто-пазл. Лес".
Полезное приобретение для здоровья и гармоничного развития ребенка - напольное покрытие Орто МИКС "Лес". В состав комплекта
1367 руб
Раздел: Коврики

17. Системы стабилизации и ориентации

18. Спуск и посадка космических аппаратов

19. Система управления аппаратом производства фотографической эмульсии

20. Система зажигания двигателя ЗМЗ-402

21. "Табель о рангах" Петра I как система реформирования бюрократического аппарата

22. Виды космических аппаратов
23. Спускаемая капсула космического аппарата
24. Органы системы и аппараты органов целостность организма

25. Моделирование траектории движения космического аппарата в среде MathCAD и Matlab

26. Разработка системы непрерывного управления скоростью асинхронного двигателя с фазным ротором с помощью импульсно-ключевого регулятора добавочного сопротивления роторной цепи

27. Исследование системы управления подводного аппарата по вертикальной координате

28. Система воспитания и обучения детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата

29. Анализ системы автоматического регулирования угловой скорости вращения турбины

30. Система смазки двигателя

31. Технология производства детали "Корпус", входящего в состав топливной системы летательного аппарата

32. Конструкция и работа системы питания бензинового двигателя

Микроскоп для смартфона "Kakadu".
Микроскоп для смартфона прекрасное дополнения для Вашего гаджета. Увеличение в 30 раз! Подходит практически ко всем смартфонам (толщина
383 руб
Раздел: Прочее
Деревянная игрушка "Набор для обучения".
Отличная игрушка для малыша. Способствует развитию мелкой моторики, логического мышления, координации движений.
749 руб
Раздел: Счетные наборы, веера
Интеллектуальная игра "Кубики для всех".
Представляем Вам игру "Кубики для всех" производства фирмы "Световид". Как же в нее играть, чтобы игра приносила
546 руб
Раздел: Развивающие игры с кубиками

33. Мониторинг системы управления инжекторного двигателя с помощью диагностического комплекса Мотор-Тестер МТ10

34. Разработка системы управления двигателя постоянного тока

35. Оборудование летательных аппаратов

36. Реактивные двигатели, устройство, принцип работы

37. Техническое обслуживание летательных аппаратов (шпаргалки)

38. В поисках системы мира
39. Малые тела Солнечной системы
40. Происхождение Солнечной системы

41. Строение солнечной системы

42. Мир Галактик (Галактики и звездные системы)

43. Солнечная система

44. Происхождение солнечной системы

45. Спутниковые системы местоопределения

46. Международные космические организации

47. Космический мусор – угроза безопасности космических полетов

48. Международное сотрудничество в освоении космического пространства

Качели.
Летом на даче не обойтись без качелей! Качели можно подвесить с помощью специального каната. Качаться на качалях - полезное для здоровья
346 руб
Раздел: Качели, кресла-качалки, шезлонги
Набор маркеров-текстовыделителей "Boss Original Pastel", 4 цвета.
Набор текстовыделителей — классика в пастельных тонах, ориентированный на течение в индустрии моды. Выполненный в спокойной цветовой
535 руб
Раздел: Текстовыделители
Подгузники "Солнце и Луна. Нежное прикосновение", размер: 2/S (3-6 кг), 70 штук.
Подгузники "Солнце и Луна. Нежное прикосновение" сделаны по японской технологии в сотрудничестве с японской корпорацией WATASHI
661 руб
Раздел: 0-5 кг

49. Двигательные системы организма

50. Нервная система

51. Нервная система

52. Проводящая система листьев. Строение, типы жилкования

53. Влияние физических нагрузок на опорно-двигательный аппарат на примере плавания

54. Разработка основных биотехнологических процессов производства и системы управления качеством липидных косметических препаратов (на примере тоников для проблемной кожи)
55. ПВО. Устройство ЗАК МК. Система управления антенной (СУА)
56. Світове господарство - глобальна географічна система та економіко-географічний вимір

57. Транспортная система Украины

58. Геодезические опорные сети. Упрощенное уравнивание центральной системы

59. Расчет показателей разработки элемента трехрядной системы

60. Банковская система Франции

61. Изменения, произошедшие в финансовой системе России, в переходе к рыночной экономике

62. Налоговая система

63. Налоговая система России

64. Налоговая система РФ

Настольная игра "Звезда Африки".
Звезда Африки - настольная игра, целью которой является добыть алмаз и доставить его в пункт назначения.Историческая справка. Звезда
327 руб
Раздел: Классические игры
Пупс "Baby Love Nursery".
Пупс изготовлен с хорошей степенью детализации, порадует ребенка наличием дополнительных аксессуаров, позволяющими создать реалистичную
369 руб
Раздел: Классические пупсы (без пола)
Набор детской посуды "Авто", 3 предмета.
Набор посуды для детей включает в себя три предмета: суповую тарелку, обеденную тарелку и кружку. Набор упакован в красочную, подарочную
397 руб
Раздел: Наборы для кормления

65. Налоговая система РФ на современном этапе

66. Необходимость государственного регулирования экономики в рыночных системах

67. Проблемы и перспективы развития денежной системы России

68. Система неналоговых платежей и сборов в Украине

69. Планирование в системе государственного управления

70. Система таможенных органов РФ
71. Расходы бюджетной системы на социальные цели
72. Налоговые системы развитых стран и их сравнение с налоговой системой России

73. Аппарат государственной власти и его структура

74. Государственный аппарат и его структура

75. Задачи, основные функции и система ОВД

76. Становление системы социальной защиты государственных служащих в Российской Федерации

77. Природа и система административного права

78. Место обязательственного права в системе гражданского права

79. Система юридических лиц в гражданских правоотношениях

80. Письменные доказательства в системе доказательств гражданского процесса

Набор "Грибочки".
Игра используется в качестве пособия в предметной деятельности. В комплект входит деревянная платформа и 15 грибочков разной формы и
571 руб
Раздел: Счетные наборы, веера
Набор первоклассника, для мальчиков, 16 предметов.
В наборе 16 предметов: - Подставка для книг. - Настольное покрытие для творчества. - Веер "гласные". - Веер
721 руб
Раздел: Наборы канцелярские
Коврик массажный "Микс ежики" от 5 лет.
Массажные коврики представляют собой отдельные модули, которые соединяются между собой по принципу "пазл". Массажные элементы,
1296 руб
Раздел: Коврики

81. Правовые системы современности. Мусульманское право

82. Возникновение и система развития права Канады

83. Развитие общего понятия и системы преступлений от Русской Правды к Судебнику 1497 г. (Контрольная)

84. Реформы государственного аппарата при Петре I

85. Правовая система России во 2-й половине XlX - начале ХХ вв. Судебная реформа

86. Создание советской судебной системы
87. Процесс становления системы революционных трибуналов РСФСР
88. Федерализм и избирательная система в Германии

89. Налогообложение на Украине (Система оподаткування в Українії податкова політика в сучасних умовах)

90. Предмет, метод и система гражданского процессуального права /Украина/

91. Налоговая система Швеции

92. Налоговые системы развитых стран и их сравнение с налоговой системой России

93. Налоговая система Дании

94. Системы органов государственной власти субъектов Российской Федерации и штатов Индии (сравнительный анализ)

95. Система пенсионного обеспечения населения и пути его реформирования

96. Избирательная система в РФ

Набор детской складной мебели "Первоклашка. Осень".
В комплект входит стол-парта и стул с мягким сиденьем, пенал. Металлический каркас. Столешница облицована пленкой с тематическими
1637 руб
Раздел: Наборы детской мебели
Счеты детские "Умный жираф".
Счеты - это не только первый математический прибор, но и увлекательная игра. Пусть ребенок отсчитает столько косточек на счетах, сколько у
377 руб
Раздел: Счетные наборы, веера
Шкатулка для рукоделия "Сундучок", 18x13x8 см, арт. 80863.
Такая шкатулка послужит оригинальным, а главное, практичным подарком, в котором замечательно сочетаются внешний вид и функциональность.
627 руб
Раздел: Шкатулки для рукоделия

97. Системы органов государственной власти субъектов РФ и штатов Индии (сравнительный анализ)

98. Федеральное Собрание - парламент России как высший представительный орган, его место в системе органов государства

99. Особенности системы разделения властей в РФ как смешанной республике.


Поиск Рефератов на сайте za4eti.ru Вы студент, и у Вас нет времени на выполнение письменных работ (рефератов, курсовых и дипломов)? Мы сможем Вам в этом помочь. Возможно, Вам подойдет что-то из ПЕРЕЧНЯ ПРЕДМЕТОВ И ДИСЦИПЛИН, ПО КОТОРЫМ ВЫПОЛНЯЮТСЯ РЕФЕРАТЫ, КУРСОВЫЕ И ДИПЛОМНЫЕ РАБОТЫ. 
Вы можете поискать нужную Вам работу в КОЛЛЕКЦИИ ГОТОВЫХ РЕФЕРАТОВ, КУРСОВЫХ И ДИПЛОМНЫХ РАБОТ, выполненных преподавателями московских ВУЗов за период более чем 10-летней работы. Эти работы Вы можете бесплатно СКАЧАТЬ.